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水電站設置發電機租賃斷路器的探討


水電站設置發電機租賃斷路器的探討(水電水利規劃設計總院,北京100011)大單元回路,三線變壓器或自藉變壓器回路,在發電機出口處均宜裝設斷路器。其優點是:適應調峰;提高廠用電供電可靠性、靈活性;減小故障范圍、增大保護的選擇性;適于同期操作;隨著發電機斷路器集成化,可簡化設計、利于布置。在比較斷路器的裝設方案時,應考慮價格、機械壽命(無故障操作次數)、故障率、供電可靠性及電站回報率等因素,應重視電站經濟性的動態評估。
水電站設置發電機租賃斷路器的探討
1水電站裝設發電機租賃斷路器的有關規定原水利電力部部頒標準SD173―85〈水力發電廠機電設計技術規范>(試行)中規定:當發電機一變壓器組采用單元連接時,在發電機出口處應裝設隔離開關。下列各回路在發電機出口處宜裝設斷路器:①需要倒送廠用電,且接有公共廠用變壓器的單元回路;②開機、停機頻繁的調峰水電廠,需要減少高壓側斷路器操作次數的單元回路;③聯合單元回路。以下各回路在發電機出口處必須裝設斷路器:①擴大單元回路;②三線變壓器或自藕變壓器回路。“2裝設發電機斷路器的主要優點21適應水電站某些類型電氣主接線的需要一些電站電氣主接線的接線方式決定了必須裝設發電機斷路器。如對擴大單元回路、三線變壓器回路或自藕變壓器回路應裝設發電機斷路器。此外,對抽水蓄能電站當在發電電動機電壓側進行換相時,也應裝設發電機斷路器。如廣州、天荒坪、羊湖、溪口等抽水蓄能電站,均裝設了具有換相功能的發電機斷路器。
22適應水電站調峰的要求對主變高壓側為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環形接線的水電站,以裝設發電機斷路器為宜。
水電站在系統中多擔任調峰、調頻任務,開機、停機頻繁,一天要開停2~3次,一年可達700~ 1000次。如果主變壓器(以下簡稱主變)高壓側為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環形接線,而主變低壓側又未裝設發電機斷路器,則每次開停機均會影響高壓側短時開環運行、且因并聯合分兩臺高壓側斷路器而增加1倍的開斷次數。由于一般高壓側斷路電機斷路器較為有利。
二灘水電站裝設6臺單機容量為550MW的機組,系四川電力系統骨干電站,主變高壓側為3/2和4/3斷路器混合接線,在發電機一主變單元回路中選用了能滿足該電站參數的發電機斷路器。
廣西巖灘和云南漫灣水電站,均為裝機總容量1200MW(4X300MWO的水電站,原設計發電機一主變回路為無發電機斷路器的單元接線,主變高壓側為3/2斷路器接線。電站投產后,因成為該系統的調峰、調頻骨干電廠,頻繁開停機影響高壓側接線開環運行、且高壓側斷路器操作次數多,十分不利于電廠可靠、靈活地運行,根據運行的要求和專家組的建議,均加裝了發電機斷路器,現運行反映良好。
23提高廠用電供電的可靠性和靈活性85〈水力發電廠機電設計技術規范(試行)規定:大型水電廠全廠公用電應不少于三個獨立電源,在全廠停機時,應保持有一個工作電源和一個可靠的備用電源。近期審查的廣西平班(3X 165MWO、湖南鳳灘擴機(2X170MW)等水電站,由于外來電源僅為一回,建議裝設發電機斷路器,以便利用主變倒送的系統電源作為廠用電可靠獨立電源之一。
小浪底水利樞紐(電站裝機6X300MW)主要以防洪為主,大壩各閘門、啟閉機的運行,特別是泄洪設備對電源可靠性、靈活性的要求很高。盡管電站主接線的高壓側為220kV雙母線雙分段接線,在發電機一主變單元回路中也加裝了發電機斷路器,這對確保廠用電從系統倒送是十分必要的。
24減小故障范圍,增大保護的選擇性發電機租賃斷路器可以將發電機和主變區域分開,有利于分別設置保護系統,增大了保護的選擇性。在發電機事故時,由于提高了對故障的分辨能力,而能在最短的時間內切除發電機,縮小停機范圍,避免事故擴大。當發電機故障時,發電機斷路器可迅速切除故障發電機,并同時繼續維持對廠用電和電站輔助設備的供電。
主變高壓側的單相或兩相短路故障(如單相接地、斷路器非同期操作等)會使機組受到過大的機械力和熱應力,使機組振動,引起金屬疲勞和機械損傷,特別是短路電流的負序分量將使發電機轉子阻尼繞組在短時間內過熱、燒壞轉子,該不平衡故障電流在高壓斷路器斷開后依然存在。發電機斷路器一般可在60~80ms內切除并保護機組。若無發電機斷路器,發電機將持續提供不平衡故障電流,直至滅磁裝置經約5~20s滅磁后才會消失,此持續時間己大大超過了發電機組的耐受時間,發電機將嚴重損壞。此類事故己在國內外多次發生。我國自1980年至1992年底就發生了50起僅1991年就發生了12起,均以火電為多,因火電廠多不裝設發電機斷路器。每次該類事故都會造成轉子嚴重受損。
當主變本身故障時,如絕緣損壞、套管閃絡、調壓開關碳化、油受潮劣化等,其故障電弧電流產生的油氣蒸發會引起變壓器油箱內壓力升高。該壓力的升高與燃弧時間成正比,往往在短短的130~150ms內可能引起變壓器油箱因壓力過高而破裂或爆炸起火,而發電機斷路器有利于及時斷開發電機限制故障電流,避免事故擴大。
25適于同期操作發電機斷路器為三相機械聯動,相間分合閘不同期時間極小,不會發生拒動情況,加之安裝于封閉的金屬殼內,環境條件好、絕緣裕度高,非常適于同期時可靠、安全地操作,且有足夠的能力切斷反相電流。高壓斷路器一般不是三相機械聯動,每相還會是多斷口的,在同期操作時,可能會發生單相或兩相拒動,從而危及發電機和變壓器的運行安全。同時,高壓斷路器切斷反相同期電流的能力也有限。當同期在主變高壓側進行時,還有可能在高電壓應力下受外部環境污穢影響造成斷路器外絕緣的閃絡。
6發電機租賃斷路器的集成化將簡化設計、利于布置發電機斷路器技術創新很快,己向具有多種功能的組合式電器發展,集成了電壓互感器、電流互感器、隔離開關、接地開關、短路連接、保護電容器、避雷器、監控保護、操動機構等設備,組合方式可靈活多變,安裝在一個外殼內,體積小、可靠性高、便于檢修維護,利于布置。雖該類產品目前價格較高,且國外制造廠家不多,但集成化產品肯定是今后發電機電壓配電裝置發展的趨勢。
3斷路器裝設方案比較中應重視的問題1價格對聯合單元接線,電站主變高壓側配電裝置若采用5⑴kVGLS,則該GIS斷路器間隔的價格往往是SF6發電機斷路器的25~3倍左右明顯地不如選用發電機斷路器合算;如果主變高壓側設備選用500 kV常規敞開式SF6設備,則其價格又將比SF6發電機斷路器低一些,尚需綜合比較其他因素。
32機械壽命和故障率水電站多因調峰、調頻而開停機頻繁,一年可達700~1000次。高壓側斷路器的機械壽命較短,無故障操作次數為3000~5000次,無故障持續運行年限較短,僅為4~7a;若考慮為避免高壓側接線開環運行而增加1倍的開斷次數,則其無故障持續運行年限將減為3~4a.而發電機斷路器是專為機組頻繁操作設計制造的,其機械壽命較長,無故障操作次數可達5000~10000次。因此,對主變高壓側為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環形接線的水電站,應充分考慮到高壓側斷路器操作次數的加倍和因其機械壽命較短而對其故障率增大、故障維修時間和停電損失費增加的影響。
33電站經濟性的動態評估發電機斷路器方案雖初期投資較大,但可以提高電站的可利用率和供電可靠性,減少停機時間,增加發電效益;減輕設備故障破壞程度,縮短其平均維修時間,提高設備的可靠性和電站的回報率;易于遠方操作、維護方便,節省間接費用等。因此,在進行方案的技術經濟比較時,宜全面分析計算主接線可靠性、事故停電損失費、維護檢修費、年運行費用等。應重視進行電站經濟性的動態評估,不應單純地比較各方案設備的靜態投資。
國家計委通知重新測算上網電價國家計委發布的:〈國家計委關于規范電價管理有關問題的通知中指出,我國電價改革的目標是在深化電力體制改革的基礎上,進一步實行廠網分開,競價上網。在競價上網的改革實施前,為約束電力成本上升,降低電價,決定對核定上網電價的具體辦法作適當調整。核定上網電價有關主要事項是:①按發電項目經營期核定平均上網電價。發電項目的經營期,火電按20年。水電按30年計算。②按先進企業的社會平均成本核定上網電價。③外商直接投資的發電企業,原則上按以上辦法核定電價。④建立合理的電網輸配電價機制。電網輸配電價格應按照合理補償成本費用。合理確定收益,依法計入個人稅金的原則核定。⑤嚴格控制老電廠因改制和向境內外企業出售產權而提高電價。通知要求,各地要按以上規定以及市場煤炭價格和銀行貸款利率變化的情況重新測算各發電項目的電價。
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